JP2018036115A - Attitude detection system for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行中の車両の姿勢を検出するための姿勢検出システムに関する。 The present invention relates to an attitude detection system for detecting the attitude of a running vehicle.
従来より、車両の走行を安定させるために各種の制御技術が提案されている(例えば下記の特許文献1参照。)。このような制御技術では、走行中の車両の姿勢等を検出して走行状況を精度高く把握することが、より良い車両制御のために必須となっている。走行中の車両の姿勢等を検出するために、ヨーレイトセンサや加速度センサなどの各種のセンサが活用されている。
Conventionally, various control techniques have been proposed in order to stabilize the running of a vehicle (see, for example,
ヨーレイトセンサや加速度センサなどのセンサは、センサに作用する力を計測することで車両の相対的な姿勢変化を特定できるのみであり、路面に対する車両の姿勢を把握することは困難であるという問題がある。 A sensor such as a yaw rate sensor or an acceleration sensor can only identify the relative attitude change of the vehicle by measuring the force acting on the sensor, and it is difficult to grasp the attitude of the vehicle with respect to the road surface. is there.
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、路面に対する車両の姿勢を検出する車両用の姿勢検出システムを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle attitude detection system that detects the attitude of a vehicle with respect to a road surface.
本発明は、磁気マーカが敷設された路面を走行中の車両の姿勢を検出するための車両用の姿勢検出システムであって、
磁気マーカに対する横ずれ量を計測する横ずれ量計測手段と、
車両の前後方向に離隔する少なくとも2箇所に位置する複数の横ずれ量計測手段がいずれか一の磁気マーカについて計測した横ずれ量の差分を求める横ずれ量差分手段と、を備える車両用の姿勢検出システムにある(請求項1)。
The present invention is a vehicle attitude detection system for detecting the attitude of a vehicle traveling on a road surface on which a magnetic marker is laid,
Lateral deviation amount measuring means for measuring the lateral deviation amount with respect to the magnetic marker;
A posture detection system for a vehicle, comprising: a lateral deviation amount difference unit that obtains a difference between lateral deviation amounts measured by any one of a plurality of lateral deviation amount measurement units located at at least two locations separated in the longitudinal direction of the vehicle. (Claim 1).
本発明の車両用の姿勢検出システムは、路面に敷設された磁気マーカを利用して車両の姿勢を検出する装置である。この姿勢検出システムは、車両の前後方向に離隔する複数の横ずれ量計測手段を用い、同じ磁気マーカについてそれぞれ横ずれ量を計測する。そして、車両の姿勢を表す指標として、車両の前後方向の位置が異なる横ずれ量計測手段が計測した横ずれ量の差分を求める。 The posture detection system for a vehicle according to the present invention is a device that detects the posture of a vehicle using a magnetic marker laid on a road surface. This posture detection system uses a plurality of lateral deviation amount measuring means spaced apart in the front-rear direction of the vehicle, and measures lateral deviation amounts for the same magnetic marker. Then, as an index representing the posture of the vehicle, a difference between the lateral deviation amounts measured by the lateral deviation amount measuring means having different positions in the longitudinal direction of the vehicle is obtained.
以上のように本発明の姿勢検出システムによれば、磁気マーカを利用して路面に対する車両の姿勢の検出が可能である。 As described above, according to the posture detection system of the present invention, the posture of the vehicle with respect to the road surface can be detected using the magnetic marker.
本発明の好適な態様について説明する。
前記横ずれ量の差分に対応する車両の旋回方向の角度を取得する姿勢角検出手段を備えると良い(請求項2)。
車両の前後方向の位置が異なる複数の横ずれ量計測手段が同じ磁気マーカについて計測した横ずれ量の差分は、車両姿勢を表す指標として取り扱い可能である。ただし、この横ずれ量の差分は、対応する横ずれ量計測手段の前後方向の距離の影響を受け、この距離が長くなれば値が大きくなる。これに対して、上記の旋回方向の角度は、2つの横ずれ量計測手段の前後方向の距離の長短に無関係な正規化された指標となっている。
A preferred embodiment of the present invention will be described.
It is preferable to provide posture angle detection means for acquiring an angle in the turning direction of the vehicle corresponding to the difference in the lateral deviation amount.
Differences in lateral deviation amounts measured for the same magnetic marker by a plurality of lateral deviation amount measuring means having different positions in the front-rear direction of the vehicle can be handled as an index representing the vehicle posture. However, the difference between the lateral deviation amounts is affected by the distance in the front-rear direction of the corresponding lateral deviation amount measuring means, and the value increases as the distance increases. On the other hand, the angle in the turning direction is a normalized index that is irrelevant to the length of the distance in the front-rear direction of the two lateral deviation measuring units.
走行路の経路方向に離隔して位置する2つの磁気マーカについていずれか一の横ずれ量計測手段が計測した横ずれ量の差分が所定の閾値未満のときに姿勢の検出を実行すると良い(請求項3)。
走行路の経路方向に沿わない走行状況としては、車線変更等の状況を想定できる。このように走行路の経路方向に沿わず、車両の進路変更を伴う走行状況では、前記複数の横ずれ量計測手段が同じ磁気マーカについて計測した横ずれ量の差分(の絶対値)が、車両姿勢に関わらず大きくなる可能性がある。2つの磁気マーカについて同じ横ずれ量計測手段が計測した横ずれ量の差分について閾値判断を実施すれば、走行路の経路方向に沿う走行状況か否かを精度高く判別できる。走行路の経路方向に沿う走行状況のときに車両姿勢の検出を実行すれば、検出の精度を高く確保できる。
It is preferable to detect the posture when the difference between the lateral deviation amounts measured by any one of the lateral deviation amount measuring means is less than a predetermined threshold for two magnetic markers that are located apart in the path direction of the travel path. ).
As a traveling situation that does not follow the route direction of the traveling path, a situation such as a lane change can be assumed. Thus, in a traveling situation that does not follow the route direction of the traveling path and involves a change in the course of the vehicle, the difference (absolute value) of the lateral deviation amounts measured for the same magnetic marker by the plurality of lateral deviation amount measuring means is the vehicle posture. Regardless, it can grow. If threshold determination is performed on the difference between the lateral deviation amounts measured by the same lateral deviation amount measuring means for the two magnetic markers, it is possible to determine with high accuracy whether or not the traveling situation is along the route direction of the traveling path. If detection of the vehicle posture is executed in a traveling situation along the route direction of the traveling path, high detection accuracy can be ensured.
車両が備える操舵輪の操舵方向である操舵角を計測する手段を備え、単位時間当たりの操舵角の変化量が所定の閾値未満のときに姿勢の検出を実行すると良い(請求項4)。
操舵輪が急激に操舵された走行状況では、前記複数の横ずれ量計測手段が同じ磁気マーカについて計測した横ずれ量の差分(の絶対値)が、車両姿勢に関わらず大きくなる可能性がある。そこで、単位時間当たりの操舵角の変化量が所定の閾値未満のときに姿勢の検出を実行すれば、検出の精度を確保し易くなる。
A means for measuring a steering angle, which is a steering direction of a steering wheel provided in the vehicle, may be provided, and posture detection may be executed when the amount of change in the steering angle per unit time is less than a predetermined threshold.
In a traveling situation in which the steered wheels are steered suddenly, the difference (absolute value) of the lateral deviation amounts measured for the same magnetic marker by the plurality of lateral deviation amount measuring means may become large regardless of the vehicle posture. Thus, if the posture detection is executed when the amount of change in the steering angle per unit time is less than a predetermined threshold, the detection accuracy can be easily ensured.
単位時間当たりの車両の進行方向の変化量が所定の閾値未満のときに姿勢の検出を実行すると良い(請求項5)。
車両の進行方向が急激に変動するような走行状況では、前記複数の横ずれ量計測手段が同じ磁気マーカについて計測した横ずれ量の差分(の絶対値)が大きくなる可能性があり、この差分に基づく姿勢の検出が適切ではなくなる。そこで、単位時間当たりの車両の進行方向の変化量が所定の閾値未満のときに姿勢の検出を実行すると良い。
It is preferable to detect the posture when the amount of change in the traveling direction of the vehicle per unit time is less than a predetermined threshold (Claim 5).
In a driving situation in which the traveling direction of the vehicle fluctuates abruptly, the difference (absolute value) of the lateral deviation amounts measured for the same magnetic marker by the plurality of lateral deviation amount measuring means may become large. Attitude detection is not appropriate. Therefore, it is preferable to detect the posture when the amount of change in the traveling direction of the vehicle per unit time is less than a predetermined threshold.
走行路の経路方向を表す経路データを取得する手段、車両が備える操舵輪の操舵方向である操舵角を計測する手段、及び経路データが表す経路方向と操舵角の計測値に対応する操舵方向との一致度を演算する手段、を備え、該一致度が所定の閾値以上のときに姿勢の検出を実行すると良い(請求項6)。 Means for acquiring route data representing the route direction of the traveling road, means for measuring a steering angle which is a steering direction of a steering wheel provided in the vehicle, and a steering direction corresponding to the measured value of the route direction and the steering angle represented by the route data; Means for calculating the degree of coincidence, and posture detection may be executed when the degree of coincidence is equal to or greater than a predetermined threshold.
走行路の経路方向と操舵方向との一致度が所定の閾値以上のときに走行路に沿う走行状況であると判断し、姿勢の検出を実行すると良い。経路方向と操舵方向との一致度としては、例えば、経路方向における100m先の位置と操舵方向における100m先の位置との偏差の逆数や、経路方向が表す曲線と操舵方向が表す曲線との相関係数等を採用できる。
When the degree of coincidence between the route direction of the travel path and the steering direction is greater than or equal to a predetermined threshold, it is determined that the travel situation is along the travel path, and the posture is detected. The degree of coincidence between the route direction and the steering direction is, for example, the reciprocal of the deviation between the
本発明の実施の形態につき、以下の実施例を用いて具体的に説明する。
(実施例1)
本例は、路面に敷設された磁気マーカ10を利用して車両の姿勢(車両姿勢)を検出するための姿勢検出システム1に関する例である。この内容について、図1〜図15を用いて説明する。
The embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the following examples.
Example 1
This example is an example related to the
姿勢検出システム1は、図1〜図3のごとく、路面100Sに敷設された磁気マーカ10を利用して車両姿勢を検出するための車両用のシステムである。姿勢検出システム1は、磁気センサCn(nは1〜15の整数)を含む前側及び後ろ側のセンサユニット11と、センサユニット11を制御する制御ユニット12と、の組み合わせを含む車載装置を含めて構成されている。以下、姿勢検出システム1を構成する磁気マーカ10を概説した後、センサユニット11及び制御ユニット12を含む車載装置の構成を説明する。
The
磁気マーカ10は、図1及び図2のごとく、車両5が走行する車線100の中央に沿うように敷設される道路マーカである。この磁気マーカ10は、直径20mm、高さ28mmの柱状をなし、路面100Sに設けた孔への収容が可能である。磁気マーカ10をなす磁石は、磁性材料である酸化鉄の磁粉を基材である高分子材料中に分散させたフェライトプラスチックマグネットであり、最大エネルギー積(BHmax)=6.4kJ/m3という特性を備えている。この磁気マーカ10は、路面100Sに穿設された孔に収容された状態で敷設される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本例の磁気マーカ10の仕様の一部を表1に示す。
次に、姿勢検出システム1を構成するセンサユニット11及び制御ユニット12について説明する。
センサユニット11は、図1及び図2のごとく、車両5の底面に当たる車体フロア50に取り付けられるユニットである。センサユニット11は、磁気マーカ10に対する車両5の横ずれ量を計測するための横ずれ量計測手段の一例をなしている。姿勢検出システム1では、車両5の前後方向における離隔して位置する2箇所にセンサユニット11が配置されている。なお、以下の説明では、車両の前後方向における前側のセンサユニット11と後ろ側のセンサユニット11との間隔をセンサスパンSとする。
Next, the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
前側のセンサユニット11は、フロントバンパーの内側付近に取り付けられ、後ろ側のセンサユニット11は、リアバンパーの内側付近に取り付けられている。本例の車両5の場合、路面100Sを基準とした取付け高さがいずれも200mmとなっている。
各センサユニット11は、図2及び図3のごとく、車幅方向に沿って一直線上に配列された15個の磁気センサCnと、図示しないCPU等を内蔵した検出処理回路110と、を備えている。磁気センサCnは、0.1mの等間隔で15個配列され、両端の磁気センサの間隔が1.4mとなっている。
The
As shown in FIGS. 2 and 3, each
検出処理回路110(図3)は、磁気マーカ10を検出するためのマーカ検出処理などの各種の演算処理を実行する演算回路である。この検出処理回路110は、各種の演算を実行するCPU(central processing unit)のほか、ROM(read only memory)やRAM(random access memory)などのメモリ素子等の素子を利用して構成されている。
The detection processing circuit 110 (FIG. 3) is an arithmetic circuit that executes various arithmetic processes such as a marker detection process for detecting the
検出処理回路110は、各磁気センサCnが出力するセンサ信号を取得してマーカ検出処理等を実行する。検出処理回路110が演算した磁気マーカ10の検出結果は、全て制御ユニット12に入力される。検出結果としては、磁気マーカ10を検出したか否かに加えて、磁気マーカ10に対する横ずれ量がある。なお、前側及び後ろ側のセンサユニット11は、いずれも3kHz周期でマーカ検出処理を実行可能である。
The
ここで、磁気センサCnの構成を説明しておく。本例では、磁気センサCnとして、MI素子21と駆動回路とが一体化された1チップのMIセンサを採用している(図4参照。)。MI素子21は、CoFeSiB系合金製のほぼ零磁歪であるアモルファスワイヤ211と、このアモルファスワイヤ211の周囲に巻回されたピックアップコイル213と、を含む素子である。磁気センサCnは、アモルファスワイヤ211にパルス電流を印加したときにピックアップコイル213に発生する電圧を計測することで、アモルファスワイヤ211に作用する磁気を検出する。MI素子21は、感磁体であるアモルファスワイヤ211の軸方向に検出感度を有している。本例のセンサユニット11の各磁気センサCnでは、鉛直方向に沿ってアモルファスワイヤ211が配設されている。
Here, the configuration of the magnetic sensor Cn will be described. In this example, a one-chip MI sensor in which the
駆動回路は、アモルファスワイヤ211にパルス電流を供給するパルス回路23と、ピックアップコイル213で生じた電圧を所定タイミングでサンプリングして出力する信号処理回路25と、を含む電子回路である。パルス回路23は、パルス電流の元となるパルス信号を生成するパルス発生器231を含む回路である。信号処理回路25は、パルス信号に連動して開閉される同期検波251を介してピックアップコイル213の誘起電圧を取り出し、増幅器253により所定の増幅率で増幅する回路である。この信号処理回路25で増幅された信号がセンサ信号として外部に出力される。
The drive circuit is an electronic circuit including a
磁気センサCnは、磁束密度の測定レンジが±0.6ミリテスラであって、測定レンジ内の磁束分解能が0.02マイクロテスラという高感度のセンサである。このような高感度は、アモルファスワイヤ211のインピーダンスが外部磁界に応じて敏感に変化するというMI効果を利用するMI素子21により実現されている。さらに、この磁気センサCnは、3kHz周期での高速サンプリングが可能で、車両の高速走行にも対応している。本例では、磁気センサCnによる磁気計測の周期が3kHzに設定され、磁気センサCnは、磁気計測を実施する毎に検出処理回路110にセンサ信号を入力する。
The magnetic sensor Cn is a highly sensitive sensor having a magnetic flux density measurement range of ± 0.6 millitesla and a magnetic flux resolution within the measurement range of 0.02 microtesla. Such high sensitivity is realized by the
磁気センサCnの仕様の一部を表2に示す。
上記のように、磁気マーカ10は、磁気センサCnの取付け高さとして想定する範囲100〜250mmにおいて8μT(8×10−6T)以上の磁束密度の磁気を作用できる。磁束密度8μT以上の磁気を作用する磁気マーカ10であれば、磁束分解能が0.02μTの磁気センサCnを用いて確実性高く検出可能である。
As described above, the
次に、制御ユニット12は、図1〜図3のごとく、前側及び後ろ側のセンサユニット11を制御すると共に、各センサユニット11の検出結果を利用して車両姿勢を検出するユニットである。制御ユニット12による車両姿勢の検出結果は、図示しない車両ECUに入力され、スロットル制御やブレーキ制御や各輪のトルク制御など走行安全性を高めるための各種の車両制御に利用される。
Next, as shown in FIGS. 1 to 3, the
制御ユニット12は、各種の演算を実行するCPUのほか、ROMやRAMなどのメモリ素子等が実装された電子基板(図示略)を備えるユニットである。制御ユニット12は、前側のセンサユニット11、後ろ側のセンサユニット11の動作を制御すると共に、各センサユニット11の検出結果を利用して車両姿勢を検出する。
The
制御ユニット12は、以下の各手段としての機能を備えている。
(a)期間設定手段:前側のセンサユニット11が磁気マーカ10を検出したとき、後ろ側のセンサユニット11が同じ磁気マーカ10を検出できる時点を予測し、その検出できる時点を含む時間的な期間を検出期間として設定する手段。
(b)横ずれ量差分手段:前側のセンサユニット11が計測した磁気マーカ10に対する横ずれ量と、後ろ側のセンサユニット11が計測した横ずれ量と、の差分を演算する手段。
(c)姿勢角検出手段:前側及び後ろ側のセンサユニット11の横ずれ量の差分から車両姿勢を検出する手段。検出する車両姿勢の内容については、後で詳しく説明する。
The
(A) Period setting means: when the
(B) Lateral deviation amount difference means: means for calculating the difference between the lateral deviation amount with respect to the
(C) Attitude angle detection means: means for detecting the vehicle attitude from the difference in lateral deviation between the front and
次に、各センサユニット11が磁気マーカ10を検出するための(1)マーカ検出処理、(2)姿勢検出システム1の全体動作の流れ、(3)車両姿勢検出処理、についてそれぞれ説明する。
(1)マーカ検出処理
前側及び後ろ側のセンサユニット11は、制御ユニット12による制御により3kHzの周期でマーカ検出処理を実行する。センサユニット11は、マーカ検出処理の実行周期(p1〜p7)毎に、15個の磁気センサCnのセンサ信号が表す磁気計測値をサンプリングして車幅方向の磁気分布を得る(図5参照。)。この車幅方向の磁気分布のうちのピーク値は、同図のごとく、磁気マーカ10を通過するときに最大となる(図5中のp4の周期)。
Next, (1) marker detection processing for each
(1) Marker detection processing The front and
磁気マーカ10が敷設された車線100に沿って車両5が走行する際には、上記の車幅方向の磁気分布のピーク値が、図6のように磁気マーカ10を通過する毎に大きくなる。マーカ検出処理では、このピーク値に関する閾値判断が実行され、所定の閾値以上であったときに磁気マーカ10を検出したと判断される。
When the
センサユニット11は、磁気マーカ10を検出したとき、磁気センサCnの磁気計測値の分布である車幅方向の磁気分布のうちのピーク値の車幅方向の位置を特定する。このピーク値の車幅方向の位置を利用すれば、磁気マーカ10に対する車両5の横ずれ量を演算できる。車両5では中央の磁気センサC8が車両5の中心線上に位置するようにセンサユニット11が取り付けられているため、磁気センサC8に対する上記のピーク値の車幅方向の位置の偏差が、磁気マーカ10に対する車両5の横ずれ量となる。
When detecting the
特に、本例のセンサユニット11は、図7のごとく、磁気センサCnの磁気計測値の分布である車幅方向の磁気分布について曲線近似(2次近似)を実行し、近似曲線のピーク値の車幅方向の位置を特定している。近似曲線を利用すれば、15個の磁気センサの間隔よりも細かい精度でピーク値の位置を特定でき、磁気マーカ10に対する車両5の横ずれ量を精度高く計測できる。
In particular, as shown in FIG. 7, the
(2)姿勢検出システム1の全体動作
姿勢検出システム1の全体動作について、主に制御ユニット12を主体として、図8のフロー図を用いて説明する。
制御ユニット12は、前側のセンサユニット11に上記のマーカ検出処理を実行させ(S101、第1の検出ステップ)、磁気マーカ10を検出するまで繰り返し実行させる(S102:NO)。制御ユニット12は、前側のセンサユニット11から磁気マーカ10を検出した旨の入力を受けたとき(S102:YES)、後ろ側のセンサユニット11にマーカ検出処理を実行させる時間的な期間である検出期間を設定する(S103、期間設定ステップ)。
(2) Overall Operation of
The
具体的には、制御ユニット12は、図9のごとく、まず、車速センサで計測した車速(車両の速度)V(m/秒)により上記のセンサスパンS(m)を除算した所要時間δtaを、前側のセンサユニット11による磁気マーカ10の検出の時点である時刻t1に加算する。このように時刻t1に所要時間δtaを加算すれば、後ろ側のセンサユニット11が磁気マーカ10を検出できる時点の時刻t2を予測できる。そして、制御ユニット12は、基準距離である1(m)を車速V(m/秒)で除算した区間時間δtbを時刻t2から差し引いた時刻(t2−δtb)を始期とし、区間時間δtbを時刻t2に加算した時刻(t2+δtb)を終期とした時間的な区間を検出期間として設定する。なお、基準距離については、センサユニット11の検出範囲等を考慮して適宜変更可能である。
Specifically, as shown in FIG. 9, the
制御ユニット12は、上記のステップS103で設定した検出期間(図9)内において、後ろ側のセンサユニット11にマーカ検出処理を繰り返し実行させる(S104:NO→S114、第2の検出ステップ)。このマーカ検出処理の内容については、ステップS101の前側のセンサユニット11によるマーカ検出処理と同様である。
The
制御ユニット12は、検出期間(図9)において後ろ側のセンサユニット11で磁気マーカ10を検出できれば(S104:YES→S105:YES)、車両姿勢を検出するための次に説明する車両姿勢検出処理を実行する(S106)。一方、前側のセンサユニット11で磁気マーカ10を検出できたが(S102:YES)、上記の検出期間(図9)において、後ろ側のセンサユニット11で磁気マーカ10を検出できなかった場合には(S104:YES→S105:NO)、制御ユニット12は、前側のセンサユニット11によるマーカ検出処理(S101)に戻って上記の一連の処理を繰り返して実行する。
If the
(3)車両姿勢検出処理
制御ユニット12が実行する車両姿勢検出処理(図8中のステップS106)は、図10のごとく、前後のセンサユニット11が計測した横ずれ量の差分を演算するステップ(S201)と、進行方向に対する車体のずれを表す車体ずれ角を演算するステップ(S202)と、を含む処理である。
(3) Vehicle posture detection processing The vehicle posture detection processing (step S106 in FIG. 8) executed by the
ステップS201では、図11のごとく、車両5が磁気マーカ10を通過したとき、前側のセンサユニット11が計測した横ずれ量Of1と、後ろ側のセンサユニット11が計測した横ずれ量Of2と、の差分Ofd(図12参照。)を次式により演算する。
ステップS202では、図12のごとく、車両5の前後方向の車体の軸Axに対する車両5の進行方向Dirのなす角(旋回方向の角度)である車体ずれ角Afを演算する。この車体ずれ角Afは、横ずれ量の差分Ofd及びセンサスパンSを含む次式により算出される。
曲率半径が無限大の走行路として把握可能な直線路を含めて、一定曲率の経路に沿って車両が走行している最中では、理想的には、前輪の軌跡に対して、いわゆる内輪差の分だけ後輪の軌跡が内周側となる。例えば交差点の角を直角に曲がる際には内輪差が顕在化する一方、高速道路等の曲率半径が大きなカーブを走行する状況では、内輪差を無視できることから、前輪及び後輪の軌跡はほぼ一致する。 When the vehicle is traveling along a path with a constant curvature, including a straight path that can be grasped as a traveling path with an infinite curvature radius, the so-called inner ring difference is ideally compared to the trajectory of the front wheels. The locus of the rear wheel is on the inner circumference side by that amount. For example, when turning the corner of an intersection at a right angle, the difference between the inner wheels becomes obvious, but when traveling on a curve with a large radius of curvature such as on an expressway, the inner wheel difference can be ignored, so the trajectories of the front and rear wheels are almost the same. To do.
一定曲率の経路に沿って車両5が走行している最中において、オーバーステアもアンダーステアも発生していない安定性の高いニュートラルステアの走行状況が実現されていれば、前側及び後ろ側のセンサユニット11が計測する横ずれ量Of1(図12参照。)及びOf2が一致し差分Ofdがほぼゼロとなる。前後のセンサユニット11が計測する横ずれ量の差分Ofdがゼロになれば、この差分Ofdに基づく車体ずれ角Afがゼロになる。
While the
図13のように右カーブを走行中の場合、オーバーステアもアンダーステアも発生していない安定性の高い走行状況下では、車体ずれ角Afがゼロとなり、右カーブをなす円弧の接線方向をなす車両5の進行方向Dirに対して車体の軸Axが一致する。一方、一定曲率の経路に沿って車両5が走行している最中にも関わらず、差分Ofd及び車体ずれ角Afの絶対値が大きくなっている走行状況では、前輪あるいは後輪に車幅方向の滑り等が生じてアンダーステアやオーバーステアが発生している可能性がある。
When the vehicle is running on the right curve as shown in FIG. 13, the vehicle body deviation angle Af is zero and the vehicle is in the tangential direction of the arc forming the right curve under the stable driving condition in which neither oversteer nor understeer occurs. The axis Ax of the vehicle body coincides with the five traveling directions Dir. On the other hand, in the driving situation where the absolute value of the difference Ofd and the vehicle body deviation angle Af is large even though the
例えば、右カーブの走行路に沿って走行している状況において、図14のごとく、時計回りを正とした車体ずれ角Afがゼロよりも大きければ、後輪が右カーブの外側に逃げたり、前輪が内側に巻き込むオーバーステアの状況が想定される。また例えば、右カーブの走行路に沿って走行している状況において、図15のごとく、車体ずれ角Afがゼロよりも小さい負値であれば、前輪が左カーブの外側に逃げるアンダーステアの状況が想定される。 For example, in a situation where the vehicle is traveling along a right curve traveling path, as shown in FIG. 14, if the vehicle body deviation angle Af with the clockwise direction being positive is larger than zero, the rear wheel may escape to the outside of the right curve, An oversteer situation is assumed where the front wheels are caught inside. Further, for example, in a situation where the vehicle is traveling along a right curve traveling path, as shown in FIG. 15, if the vehicle body deviation angle Af is a negative value smaller than zero, there is an understeer situation in which the front wheels escape to the outside of the left curve. is assumed.
このように車体ずれ角Afは、車両5の進行方向Dirに対する車体の向きの旋回方向の角度的なずれを表す指標であり、前後のセンサユニット11のセンサスパンSの大小に依らない正規化された指標となっている。
Thus, the vehicle body deviation angle Af is an index representing the angular deviation of the turning direction of the vehicle body direction with respect to the traveling direction Dir of the
なお、横ずれ量の差分Ofd(図12参照。)についても車両5の姿勢を表す指標として利用可能である。前後のセンサユニット11が計測する横ずれ量の差分Ofdがゼロの状況は、図13のように、車両5の進行方向Dirに対して車体の軸Axが一致する走行状況である。一方、横ずれ量の差分Ofdの絶対値が大きい状況は、図14や図15のように、車両5の進行方向Dirに対して車体の軸Axが一致しない走行状況である。
The lateral displacement amount difference Ofd (see FIG. 12) can also be used as an index representing the attitude of the
以上のように、姿勢検出システム1は、走行路に敷設された磁気マーカ10を利用して車両姿勢を検出するシステムである。この姿勢検出システム1によれば、路面に対する車両姿勢を確実性高く検出できる。
As described above, the
姿勢検出システム1は、車両5の前後方向に離隔して位置する2つのセンサユニット11で磁気マーカ10に対する横ずれ量をそれぞれ計測し、その差分Ofdを求めている。横ずれ量の差分Ofdは、そのままでも車両姿勢を表す指標となり得るが、本例では、さらに、横ずれ量の差分Ofdに対応する車体ずれ角Afを算出している。横ずれ量の差分Ofdは、車両5の旋回方向の角度に依存すると共に、センサスパンSが長くなるほど値が大きくなる指標である。これに対して、車体ずれ角Afは、前後のセンサユニット11のセンサスパンSの長短に依らない正規化された指標となっている。
The
本例では、センサユニット11を車両5の前後方向における2箇所に設けている。これに代えて、車両5の前後方向における3箇所以上にセンサユニット11を設けることも良い。前後方向の位置が異なる任意の2箇所の組み合わせについて、それぞれ差分Ofdや車体ずれ角Afなどの指標を求めることで、車両姿勢を検出しても良い。
In this example, the
前側のセンサユニット11あるいは後ろ側のセンサユニット11によるマーカ検出処理において、前側のセンサユニット11の磁気センサと後ろ側のセンサユニット11の磁気センサとの間で磁気計測値の差分を演算し、この演算値を利用して磁気マーカ10を検出することも良い。この差分演算によれば、前側の磁気センサが検出する磁気成分を後ろ側の磁気センサが検出する磁気成分から差し引いた差分の磁気成分を生成でき、地磁気等のコモンノイズ等の抑制に効果がある。なお、差分演算に当たっては、車幅方向の位置が同じ磁気センサ同士で差分を求めることも良い。
In the marker detection process by the
本例では、鉛直方向に感度を持つ磁気センサCnを採用したが、進行方向に感度を持つ磁気センサであっても良く、車幅方向に感度を持つ磁気センサであっても良い。さらに、例えば車幅方向と進行方向の2軸方向や、車幅方向と鉛直方向の2軸方向や、進行方向と鉛直方向の2軸方向に感度を持つ磁気センサを採用しても良く、例えば車幅方向と進行方向と鉛直方向の3軸方向に感度を持つ磁気センサを採用しても良い。複数の軸方向に感度を持つ磁気センサを利用すれば、磁気の大きさと共に磁気の作用方向を計測でき、磁気ベクトルを生成できる。磁気ベクトルの差分や、その差分の進行方向の変化率を利用して、磁気マーカ10の磁気と外乱磁気との区別を行なうことも良い。
なお、本例では、フェライトプラスチックマグネットの磁気マーカを例示したが、フェライトラバーマグネットの磁気マーカであっても良い。
In this example, the magnetic sensor Cn having sensitivity in the vertical direction is employed. However, a magnetic sensor having sensitivity in the traveling direction may be used, or a magnetic sensor having sensitivity in the vehicle width direction may be used. Further, for example, a magnetic sensor having sensitivity in the biaxial direction of the vehicle width direction and the traveling direction, the biaxial direction of the vehicle width direction and the vertical direction, or the biaxial direction of the traveling direction and the vertical direction may be employed. A magnetic sensor having sensitivity in the three axial directions of the vehicle width direction, the traveling direction, and the vertical direction may be employed. If a magnetic sensor having sensitivity in a plurality of axial directions is used, the magnetic action direction can be measured together with the magnitude of the magnetism, and a magnetic vector can be generated. It is also possible to distinguish between the magnetism of the
In this example, a magnetic marker of a ferrite plastic magnet is illustrated, but a magnetic marker of a ferrite rubber magnet may be used.
(実施例2)
本例は、実施例1の姿勢検出システムに基づき、検出対象の走行状況を限定することで車両姿勢の検出精度の向上を図る例である。この内容について、図16及び図17を参照して説明する。
(Example 2)
In this example, based on the attitude detection system of the first embodiment, the detection accuracy of the vehicle attitude is improved by limiting the traveling state of the detection target. The contents will be described with reference to FIGS.
車両5の走行軌跡が一定曲率ではなく、曲率の変動区間に磁気マーカ10が位置している場合には、前後のセンサユニット11が計測する横ずれ量に差が生じて差分Ofdが大きくなる可能性がある。このような状況では、前後のセンサユニット11がいずれか一の磁気マーカ10について計測した横ずれ量の差分Ofdや車体ずれ角Af等が、車両5の姿勢を精度高く反映していない可能性がある。
When the traveling locus of the
そこで、本例の姿勢検出システムでは、下記の(1)〜(4)の走行状況の場合に車両姿勢の検出を実行し、これにより検出精度を確保している。
(1)走行路の経路方向に離隔して位置する2つの磁気マーカ10についていずれか一のセンサユニット11が計測した横ずれ量の差分が所定の閾値未満の場合。
この場合には、図16のように磁気マーカ10が経路方向に沿って敷設された走行路に沿って車両5が走行している状況と考えられる。一般的には、走行路における曲率が異なるカーブの接続区間は、曲率の変化が滑らかになるように設計されている。それ故、走行路に沿って車両5が安定して走行している状況であれば、前後のセンサユニット11がいずれか一の磁気マーカ10について計測する横ずれ量の差分等が過大になるおそれが少ない。上記の接続区間において、曲率の変化が非常に滑らかに設定された高速道路の場合であれば、このような傾向が特に顕著である。
Therefore, in the posture detection system of this example, the vehicle posture is detected in the following traveling conditions (1) to (4), thereby ensuring the detection accuracy.
(1) A case where the difference between the lateral deviation amounts measured by any one of the
In this case, it is considered that the
(2)車両5が備える操舵輪の操舵方向である操舵角を計測する操舵角センサ等の手段を備えていることを前提として、単位時間当たりの操舵角の変化量が所定の閾値未満の場合。
単位時間当たりの操舵角の変化量、すなわち操舵角の変化速度が速く所定の閾値以上である場合には、車両5の進行方向が急激に変化する。このように車両5の進行方向が急激に変化する区間に磁気マーカ10が位置していれば、当然に、前後のセンサユニット11がいずれか一の磁気マーカ10について計測する横ずれ量の差分が大きくなる可能性がある。このような場合には、この横ずれ量の差分によって車両5の姿勢を精度高く検出できない可能性が高くなる。
(2) When the change amount of the steering angle per unit time is less than a predetermined threshold on the premise that the
When the change amount of the steering angle per unit time, that is, the change speed of the steering angle is fast and exceeds a predetermined threshold value, the traveling direction of the
(3)単位時間当たりの車両5の進行方向の変化量が所定の閾値未満の場合。
単位時間当たりの車両5の進行方向の変化量、すなわち車両5の旋回方向の角度の変化速度が速く所定の閾値以上である場合には、上記の(2)の場合と同様、前後のセンサユニット11が計測する横ずれ量の差分によって車両5の姿勢を精度高く検出できない可能性が高くなる。なお、車両5の旋回方向の角度の変化速度は、例えばヨーレイトセンサによって計測しても良く、前方カメラが撮像した連続画像において遠景や構造物等が横に流れる速度の変化から計測しても良い。
(3) When the amount of change in the traveling direction of the
When the amount of change in the traveling direction of the
(4)走行路の経路方向を表す経路データを取得する手段、車両5が備える操舵輪の操舵方向である操舵角を計測する手段、及び経路データが表す経路方向と操舵角の計測値に対応する操舵方向との一致度を演算する手段、を備えることを前提として、この一致度が所定の閾値以上の場合。
(4) Corresponding to means for acquiring route data representing the route direction of the traveling road, means for measuring the steering angle that is the steering direction of the steering wheel provided in the
車両5が走行路に沿って走行している状況であれば、前後のセンサユニット11がいずれか一の磁気マーカ10について計測する横ずれ量の差分等を指標として車両5の姿勢を精度高く検出できることは上記の(1)の場合の通りである。経路方向と操舵方向との一致度が高い場合には、車両5が走行路に沿って走行している状況と判断できる。
If the
経路方向Drと操舵方向Dsの一致度としては、例えば、図17のごとく、経路方向Drにおける100m前方の位置と、操舵方向Dsにおける100m前方の位置と、の偏差(距離)の逆数を採用しても良い。さらには、同図のごとく、車両5を原点とした車体の軸Axの方向及び車幅方向により規定される2次元座標において、経路方向Drを表す曲線と、操舵方向Dsを表す曲線と、の相関係数を上記の一致度として採用しても良い。なお、経路データは、ナビゲーションシステムや自動運転システムが利用する地図データ等から取得可能である。
その他の構成及び作用効果については実施例1と同様である。
As the degree of coincidence between the route direction Dr and the steering direction Ds, for example, as shown in FIG. 17, the reciprocal of the deviation (distance) between the
Other configurations and operational effects are the same as in the first embodiment.
以上、実施例のごとく本発明の具体例を詳細に説明したが、これらの具体例は、特許請求の範囲に包含される技術の一例を開示しているにすぎない。言うまでもなく、具体例の構成や数値等によって、特許請求の範囲が限定的に解釈されるべきではない。特許請求の範囲は、公知技術や当業者の知識等を利用して上記具体例を多様に変形、変更あるいは適宜組み合わせた技術を包含している。 As described above, specific examples of the present invention have been described in detail as in the embodiments. However, these specific examples merely disclose an example of the technology included in the scope of claims. Needless to say, the scope of the claims should not be construed as limited by the configuration, numerical values, or the like of the specific examples. The scope of the claims includes techniques obtained by variously modifying, changing, or appropriately combining the above specific examples using known techniques and knowledge of those skilled in the art.
1 姿勢検出システム
10 磁気マーカ
100 車線
100S 路面
11 センサユニット(横ずれ量計測手段)
110 検出処理回路
12 制御ユニット(期間設定手段、横ずれ量差分手段、姿勢角検出手段)
21 MI素子
5 車両
DESCRIPTION OF
110
21
Claims (6)
磁気マーカに対する横ずれ量を計測する横ずれ量計測手段と、
車両の前後方向に離隔する少なくとも2箇所に位置する複数の横ずれ量計測手段がいずれか一の磁気マーカについて計測した横ずれ量の差分を求める横ずれ量差分手段と、を備える車両用の姿勢検出システム。 An attitude detection system for a vehicle for detecting an attitude of a vehicle traveling on a road surface on which a magnetic marker is laid,
Lateral deviation amount measuring means for measuring the lateral deviation amount with respect to the magnetic marker;
A vehicle attitude detection system comprising: a lateral deviation amount difference unit that obtains a difference between lateral deviation amounts measured for any one magnetic marker by a plurality of lateral deviation amount measurement units located in at least two locations separated in the longitudinal direction of the vehicle.
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